Site Loader

Содержание

Типы аккумуляторных батарей для электромобилей

Эффективность преобразования полезной энергии в электромобилях на сегодня составляет более 90%. По этому параметру электромобили значительно превосходят своих собратьев, использующих ДВС, которые способны получать только 40% полезной энергии от своих двигателей.

Основу любого электромобиля составляет силовая установка в виде нескольких электродвигателей и аккумуляторных батарей, которые и являются источником необходимой для передвижения электромобиля энергии. Любая аккумуляторная батарея должна отвечать определенным условиям по весу, габаритам и мощности. Однако каждый вид аккумуляторов имеет свои особенности, о которых расскажем ниже.

Литий-ионные аккумуляторы в электромобилях
Литий-ионные батареи – основной тип аккумуляторов, используемых для установки в электромобилях. Доминирование технологии производства литий-ионных батарей сохранится еще несколько лет, поскольку многие производители электромобилей стали инвестировать именно в развитие литий-ионных аккумуляторов. Основным преимуществом батарей данного типа для производителей является число циклов заряда/разряда батареи. Развитие технологий в производстве литий-ионных батарей в ближайшие годы связывают с повышением энергетической плотности, т.е. количества энергии на единицу массы аккумулятора, и обеспечением безопасного использования батарей, которые при перегреве могут возгораться или взрываться, как это происходит с некоторыми мобильными устройствами.

Схемы управления электромобилем или электромобиль своими руками

Алюминий-ионные батареи
Применение алюминия при производстве аккумуляторов позволяет повысить безопасность эксплуатации батареи и снизить ее себестоимость. Однако исследования в данном направлении находятся пока на начальном уровне и требуют серьезных инвестиций.

Литий-серные аккумуляторы
В теории литий-серные батареи обладают большей энергетической плотностью, чем литий-ионные аккумуляторы. Но их использование в электромобилях ограничивается малым числом циклов заряда/разряда, что неприемлемо для производителей электромобилей. Эти недостатки пока не отпугивают руководство NASA, которое инвестирует в создание твердотельных литий-серных батарей.

Металл-воздушные аккумуляторы

Основным преимуществом металл-воздушных батарей становится их вес. В качестве металла для производства батарей используют литий, цинк или алюминий, а роль катода выполняет воздушное пространство, чаще всего заполняемое кислородом, чтобы избежать нежелательных реакций с металлом.

Электромобили позволяют снизить затраты на электроэнергию

Перечисленные технологии производства аккумуляторных батарей – не все новшества, которые захватывает индустрия АКБ для электромобилей. Однако именно они станут определяющими по мере совершенствования технологий, за счет которых будет повышаться их энергетическая эффективность, снижаться время зарядки и масса.

Почему твердотельные батареи для EV лучше своих литий-ионных аналогов?

Мы воспринимаем многие технологии вокруг нас как должное. Например, микрокомпьютеры для телефонов, которые работают без подзарядки целый день. Но ведь хочется, чтобы телефон работал 3-4 дня без подзарядки. Или электромобиль, который может проехать 1000 километров, зарядился бы за считанные минуты… и стоил дешевле, чем автомобиль с бензиновым двигателем. Многие годы уже идут разговоры о твердотельных батареях, но как сейчас обстоят дела? И сколько еще нужно ждать, пока твердотельные батареи окажутся внутри наших устройств?

Самым свежим примером является Toyota, анонсировавшая автомобиль с твердотельным аккумулятором во время зимних Олимпийских игр. Литий-ионные аккумуляторы, которые мы используем сегодня, какими бы замечательными они ни были, имеют определенные недостатки, которые твердотельные аккумуляторы пытаются решить.

Что у них общего?

Оба типа используют литий для производства электрической энергии и их общая структура весьма похожа. Проще говоря, у них есть анод (отрицательный электрод), катод (положительный электрод) и электролит.

Их основное отличие заключается в состоянии электролита, который помогает переносить ионы от катода к аноду при зарядке и наоборот при разрядке. Другими словами, электролит регулирует протекание электрического тока между отрицательной и положительной стороной батареи. Если в литий-ионных батареях используются жидкие электролиты, то в твердотельных батареях, как следует из их названия, используются тонкие слои твердого электролита.

Почему это важно?

Твердые электролиты имеют ряд существенных преимуществ:

  1. Безопасность: жидкие электролиты летучие и легко воспламеняются при высоких температурах. В отличие от них, твердые электролиты стабильны и снижают риск возгорания или взрыва.
  2. Высокая плотность энергии и более быстрая зарядка: повышенная стабильность означает, что твердотельные батареи могут хранить на 50% больше энергии, чем их литий-ионные аналоги, при этом ожидается, что они достигнут 80% заряда в течение 12 минут.

Слева мы видим структуру литий-ионного аккумулятора, а справа — структуру твердотельного аккумулятора.

3. Меньший вес и размер: в то время, как жидкость внутри литий-ионных батарей делает их тяжелее, компактная структура твердотельных батарей позволяет увеличить плотность энергии на единицу площади, а это означает, что требуется меньшее количество батарей.

Заменят ли твердотельные батареи литий-ионные?

Теоретически, да, или, по крайней мере, именно в этом направлении все идет. На самом деле, многие автопроизводители уже инвестируют в эту технологию, включая Volkswagen, Toyota, Ford и BMW. Однако на практике ячейки твердотельных батарей производятся в единичных экземплярах в лабораториях, и довести их до массового производства — дорогая и пока еще недостаточно проработанная задача.

Уменьшенная твердотельная батарея (справа) и литий-ионная батарея с той же емкостью (слева).

Трудно разработать твердый электролит, который был бы одновременно стабильным, химически инертным и хорошим проводником ионов между электродами. Кроме того, электролиты слишком дороги в производстве и склонны к растрескиванию при использовании из-за их хрупкости при расширении и сжатии. Но, возможно, по мере того, как литий-ионные батареи постепенно становятся все более доступными, это все же произойдет.

Какие исследования уже были?

В последние годы было проведено много интересных исследований, которые ставили целью решение этой проблемы. Исследователи MIT разработали так называемые смешанные ионно-электронные проводники (MIEC), а также электронные и литий-ионные изоляторы (ELI). Это трехмерная сотовая архитектура с наноразмерными трубками MIEC. Трубки наполнены литием, который образует анод. Ключевая часть этого открытия заключается в том, что сотовая структура дает простор литию расширяться и сжиматься во время зарядки и разрядки. Такое «дыхание» аккумулятора позволяет избегать трещин. Покрытие трубок ELI действует как барьер, защищающий их от твердого электролита. Вот такая структура твердотельной батареи избавляет нас от необходимости добавлять любую жидкость или гель, а следовательно позволяет избегать дендритов.

Компания под названием Ion Storage Systems разработала сверхтонкий керамический электролит толщиной около 10 микрометров, примерно такой же толщины, как современные пластиковые разделители, которые используют жидкие электролиты. Каждая сторона керамического электролита покрыта супер-тонким слоем оксида алюминия, который помогает уменьшить сопротивление.

Прототип батареи имеет энергоемкость около 300 Вт·час/кг и способен заряжаться за 5-10 минут. Для сравнения: современные аккумуляторы NCA достигают энергоемкости около 250 Вт·час/кг.

На выставке CES этого года Mecedes продемонстрировала концепт-кар AVTR, изготовленный из экологически чистых материалов, который оснащен аккумулятором, полностью пригодным для вторичной переработки. В интервью старший менеджер по исследованиям аккумуляторных батарей Mercedes Андреас Хинтеннах заявил, что технология аккумуляторов сейчас проходит лабораторные испытания, и будет готова через 10-15 лет. CATL (китайский аккумуляторный партнер Tesla) также разработала образец твердотельной батареи, но они сообщили, что она не появится на рынке до 2030 года.

Ожидается, что постоянное производство твердотельных батарей будет налажено с 2025 года, но сначала не для автомобильной промышленности.

Назван способ сделать электромобили дешевле: Бизнес: Экономика: Lenta.ru

Экономист Анджани Триведи назвала натриево-ионный аккумулятор лучшим для электромобилей

Новые натрий-ионные аккумуляторы для электрокаров помогут удешевить производство и сделать автомобильный рынок доступным более широкому кругу потребителей. Такой способ снизить стоимость электромобилей назвала колумнист Bloomberg Анджани Триведи. Однако для их внедрения потребуется совершенно новая цепочка поставок.

Материалы по теме:

Энергетические характеристики этих батарей практически идентичны потенциалу широко используемого литий-ионного аккумулятора. Вместе с тем стоимость используемых материалов значительно ниже. В глобальной автоиндустрии натрий-ионная батарея впервые была представлена в июле 2021 года китайской компанией Contemporary Amperex Technology (CATL), крупнейшим в мире производителем аккумуляторов.

Министерство промышленности и информатизации Китая заявило, что будет стимулировать разработку, стандартизацию и коммерциализацию нового продукта. Натрий-ионные аккумуляторы не только дешевле, но и надежнее популярных на данный момент батарей, а также быстрее заряжаются. Китайское министерство считает, что разработка станет качественной альтернативой всем аналогичным продуктам.

Разработка натрий-ионных аккумуляторов началась еще в 1970-х годах, но литий-ионные батареи показались производителям более многообещающими. Со временем потребители стали отмечать несовершенство блоков питания на основе лития: материалы для производства очень дороги из-за низкой доступности, а сами батареи небезопасны, так как неисправные аккумуляторы могут загореться во время работы.

Материалы для изготовления натрий-ионных аккумуляторов оказались гораздо доступнее — аналитики из Jefferies Group подсчитали, что запасов натрия на планете в 300 раз больше, чем лития, и они распределены по ее территории более равномерно. Доступность дает батареям ценовое преимущество: они могут стоить на 30-50 процентов меньше, чем самые дешевые электромобильные аккумуляторы, доступные на рынке в настоящее время. Кроме того, натрий-ионные блоки питания лучше работают при низких температурах и имеют больший срок службы. Ожидается, что последний продукт китайской фирмы CATL будет иметь энергоемкость 160 ватт-час на килограмм, а для достижения 80-процентного заряда потребуется всего 15 минут.

Что лучше для электромобиля, тройная литиевая или литий-железо-фосфатная батарея?-industry-news

Аккумуляторы для электромобилей в настоящее время имеют две основные конструкции. Один из них представлен компанией Tesla, использующей тройную литиевую батарею + систему управления батареями с высоким IQ, чтобы в полной мере использовать преимущества большой плотности энергии тройной литиевой батареи. Другой представлен многими автомобилями, использующими литий-железо-фосфатную батарею + относительно простую систему управления батареями, в полной мере использующую преимущества литий-железо-фосфатной батареи.

Аккумуляторы для электромобилей в настоящее время имеют две основные конструкции. Один из них представлен компанией Tesla, использующей тройную литиевую батарею + систему управления батареями с высоким IQ, чтобы в полной мере использовать преимущества большой плотности энергии тройной литиевой батареи; Один представлен многими автомобилями, использующими литий-железо-фосфатную батарею + Относительно простую систему управления батареями, в полной мере использующую преимущества литий-железо-фосфатной батареи.

Какой из них лучше?

По мнению автора, аккумуляторные батареи, подходящие для электромобилей, должны обладать следующими характеристиками: безопасность, большой ток заряда и разряда, медленное снижение емкости и высокая плотность энергии.

Эти два типа батарей можно приблизительно оценить с такими баллами по этим четырем пунктам.

Анализ конструкции тройной литий-литий-железо-фосфатной батареи электромобиля (рисунок)

Восполните нехватку тройной литиевой батареи с помощью системы управления питанием с высоким IQ.

1. Недостаточный дополнительный ток разряда.

Tesla использует аккумулятор NCR18650A с типичной емкостью 3070 мАч. Panasonic также имеет NCR18650B с типичной емкостью 3350 мАч. Однако он не выпускает техническое описание. Он используется только NCR18650A, используемым Tesla. Разряд 2C (ток разряда 1C относится к 1 часу для разряда батареи этой емкости от полного тока разряда, например, разряд 1C NCR18650A составляет 3350 мА), он также может разряжать более 3100 мАч, и это неизвестно.

Разряд происходит при разных токах, лучший эффект при разряде 2C.

Сообщается, что в следующем году Matsushita представит 18650 аккумуляторов емкостью 4000 мАч. Говорят, что при сильном токе улучшения характеристик нет. Когда емкость увеличивается, ток 1С соответствующей аккумуляторной батареи относительно увеличивается. Благодаря высокой плотности энергии тройного материала (которая может превышать 200 Втч / кг) разрядный ток 2С аккумуляторной батареи уже может удовлетворить двигатель спортивного автомобиля. Например, батарея Tesla на 85 кВтч, судя по измеренным данным, кратковременный разряд 3C не должен быть проблемой.

Это соответствует 342 лошадиным силам, очень объективно.

2, чтобы восполнить отсутствие затухания емкости

Видно, что батарея, используемая в автомобилях Tesla, циклически изменяется от 0% до 100% при одном и том же токе заряда и разряда. После 900 циклов емкость снизилась до 55%. Если каждый раз от 0% до 50%, то даже 3000 раз. Производительность цикла все еще может поддерживаться на уровне 70%. Система управления батареями пытается поддерживать низкую нагрузку на батарею и работает в цикле 0% -50% или 25% -75%, поэтому она может гарантировать отсутствие очевидного ослабления выносливости на протяжении 300 000 км.

3, безопасность

Независимо от марки трехкомпонентной литиевой батареи, после внутреннего короткого замыкания или контакта материала положительного электрода с водой возникнет открытое пламя. Даже если батарея 18650 имеет стальную защиту, она все равно не выдерживает экстремальных ударов. Но пока это возможно, сжечь топливный бак тепловоза в экстремальных авариях не легче. Я думаю, что система управления батареями Tesla уже решила проблему безопасности батареи.

Благодаря интеллектуальной системе управления батареями Tesla смогла поднять общую оценку тройных литиевых батарей с 270 до 350 баллов.

Литий фосфат железа

Его самым большим недостатком является низкая удельная энергия (110 Вт / кг), а также очень высокое затухание емкости при низких температурах (около 55% при 25 ° C и -10 ° C). Преимущества также вполне очевидны, особенно для автомобильных компаний Китая. Запасы литиевых рудников Китая огромны. По состоянию на 2011 год доказанные мировые запасы составляют 13 миллионов тонн, а запасы Китая — 3,5 миллиона тонн. Запасы оксида фосфата железа в материале положительного электрода значительны, и цена нижнего испытательного пространства после массового производства все еще высока. Китаю крайне не хватает кобальтовых рудников: половина мировых запасов находится в Конго, 21% в Австралии и только 1% в Китае. Использование оксида лития-кобальта или батареи из трехкомпонентных материалов с кобальтом, стоимость производства электромобилей в автомобильных компаниях Китая очень пассивна.

Литий-железо-фосфатный аккумулятор легко разряжается при 20 ° C, поэтому в небольшой аккумуляторной батарее гибридной автомобильной конфигурации в первую очередь используется литий-железо-фосфатный аккумулятор. 3000-кратная емкость цикла 0% -100% снижена до 80%, а скорость затухания при длительном хранении при полной мощности не преувеличена. Прокол, короткое замыкание, высокая температура 350 ° C не взорвется и не загорится. Эти преимущества мешают Китаю, особенно китайским автомобильным компаниям, занимающимся исследованиями и разработками и производством фосфата лития-железа, выбирать другие типы аккумуляторов.

Тройная литиевая батарея + отличная система управления батареями победит

Иногда продукт не обязательно хорошо продается, автор более оптимистичен в отношении технологии аккумуляторов Tesla: управление батареями как ядро. После просмотра интервью Маска автор знает, что главная цель Tesla в области электромобилей — сократить выбросы углерода и получить прибыль от чистой энергии. Открытие патентов снизит порог этой программы, и больше производителей последуют ее примеру. Чем больше вендоров задействовано, тем больше довольна Tesla, что соответствует их цели.

Я часто слушаю отечественные электромобили и говорю о «поворотах на обгонах». Автомобили представляют собой комплексную отрасль, включая машинное оборудование, электронику, автоматизацию, материалы, фундаментальные науки, менеджмент, финансы, право, образование, медицинское обслуживание и т. Д. Вместе они составляют общий уровень автомобильной промышленности, и их можно даже назвать олицетворение всеобъемлющей мощи страны. Текущая ситуация в Китае отстает от развитых стран. Автомобильная промышленность также должна отставать от развитых стран. Благодаря преимуществам определенных компонентов и эксплуатационным преимуществам одних компаний он может только сократить отставание от других, и он далек от обгона. Автор, безусловно, с нетерпением ожидает обгонов при моей жизни, что требует усилий от нас и следующего поколения.

До тех пор, пока Tesla не будет заниматься исследованиями и разработками электромобилей на основе литий-фосфата железа, я считаю, что в долгосрочной перспективе решение с использованием превосходной системы управления аккумулятором + трехкомпонентная литиевая батарея пойдет дальше, превзойдя применение литий-железа. фосфат.

Через 20 лет электроэнергия обязательно заменит топливо

По сравнению с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания, независимо от того, какой тип батареи крайне неудобен, все же есть некоторые незрелые батареи. Например, Tesla работает над разработкой автомобилей с алюминиевыми воздушными батареями. С 1970 года 2 триллиона баррелей сырой нефти, которую легко добывать в мире, были израсходованы наполовину. Оставшийся 1 триллион баррелей не будет израсходован через 25 лет. Если нефтяные технологии не позволят резко сократить затраты на добычу полезных ископаемых за последние 25 лет, то через 25 лет цена на сырую нефть за баррель превысит 500 долларов США или даже 1000 долларов США. Для сравнения: в 2008 году цена на нефть марки Brent в Северном море колебалась около 10 долларов США. В этом году цена колебалась в районе 100 долларов США. Когда топливный автомобиль будет открыт в будущем, когда цена на нефть составляет 5 юаней за километр, будь то автомобиль с литиевым аккумулятором или автомобиль на топливных элементах, или он будет разрабатывать подходящие для их собственных характеристик функциональной программы.

Страница содержит содержимое машинного перевода.

Сера вместо кобальта: решит ли новая технология проблемы электромобилей

Исследователи из США и Китая опубликовали в журнале Nature Communications статью об экспериментальном аккумуляторе. Он впятеро превосходит по емкости литий-ионные батареи. Кроме того, такое устройство обойдется дешевле и нанесет меньше вреда окружающей среде. Интересно, что ключевые решения разработчики подсмотрели у живой природы.

Вообще-то такие аккумуляторы не помешали бы во всех отраслях, от производства гаджетов до управления энергетикой. Но, наверное, самая заманчивая сфера применения — производство электромобилей. Впрочем, так ли все просто с идеей заменить бензобаки на батарейки? 

Слабое звено

Электромобили имеют много преимуществ перед машинами, работающими на ископаемом топливе. КПД электродвигателя превышает 90%, против 25-30% у карбюраторного бензинового двигателя. Кроме того, электродвигатель проще и, как следствие, надежнее двигателя внутреннего сгорания. Наконец, электромобиль в процессе работы не загрязняет окружающую среду и не выделяет в атмосферу парниковые газы (чего, впрочем, нельзя сказать о производстве самого автомобиля и необходимой ему энергии).

Реклама на Forbes

Конечно, у электромобилей есть и недостатки, но многие из них связаны не с машинами как таковыми, а с литий-ионными аккумуляторами. Эти батареи дороги, у них сравнительно небольшая емкость, из-за чего типичный запас хода автомобиля составляет 200-400 км, а потом ему требуется долгая зарядка. Температурный диапазон нормальной работы этих аккумуляторов тоже невелик: от –20 до +50°C, так что с ними могут возникнуть проблемы как на русском морозе, так и под жарким солнцем юга. Наконец, такие батареи содержат токсичные металлы.

Поэтому многие научные группы разрабатывают аккумуляторы других типов. В числе возможных альтернатив называются литий-серные, алюминий-ионные, металл-воздушные и другие устройства. Однако все они имеют те или иные недостатки, мешающие выйти на рынок.

Хрящи из бронежилетов

Литий-серные аккумуляторы похожи на литий-ионные. Анод в них тоже сделан из лития, и ионы этого металла выступают переносчиками заряда. Но катод литий-серного элемента сделан из серы, а не из кобальта или его сплавов.

Такое решение имеет целый ряд преимуществ. Во-первых, оно в несколько раз повышает емкость аккумулятора. Во-вторых, сера намного дешевле кобальта. В-третьих, она безопаснее с точки зрения экологии. Чистая сера, в отличие от кобальта, не ядовита (хотя токсичны ее летучие соединения, например, образующийся при горении сернистый газ).

Ахиллесова пята литий-серных аккумуляторов — срок службы. Он измеряется всего лишь десятками циклов зарядки и разрядки. Правда, некоторые разработчики демонстрировали аккумуляторы, выдерживающие сотни циклов перезарядки, но это всегда делалось за счет других параметров — емкости, скорости зарядки, отказоустойчивости или безопасности.

Проблемой становятся полисульфиды лития — соединения лития и серы, быстро облепляющие литиевый анод и снижающие емкость батареи. Кроме того, на аноде нарастают узкие и длинные литиевые шипы (дендриты). Дотянувшись до катода, они вызывают короткое замыкание.

Напрашивается решение: поставить между анодом и катодом перегородку, не пропускающую молекулы полисульфидов и достаточно прочную, чтобы устоять перед литиевыми дендритами. Проблема в том, что она должна пропускать ионы лития, дрейфующие от катода к аноду, иначе аккумулятор просто не будет работать.

Теперь новаторы создали именно такую перегородку, «подсмотрев» ее конструкцию у живых организмов. 

Мембрана состоит из тех же молекул, что и кевлар — популярный материал для бронежилетов. Но это не просто тонкий кусок кевлара. Перегородка состоит из нановолокон, сплетенных в структуру, имитирующих хрящ животного или человека. Особое строение придает хрящевой ткани удивительную прочность, хотя состоит она далеко не из самых прочных веществ. Такая же структура из кевларовых нановолокон представляет собой неодолимую преграду для литиевых дендритов.

Вторая половина задачи — пропускать через мембрану одни ионы и задерживать другие. Ионы лития и его полисульфидов имеют примерно одинаковый размер, поэтому перегородку нельзя было сделать по принципу решета. Здесь материаловеды тоже позаимствовали технологию у природы, а именно — у ионных каналов в мембране клетки.

Отрицательные ионы полисульфидов лития быстро прилипают к нановолокнам. И этот тончайший слой отталкивает новые ионы полисульфидов (вспомним, что одноименные заряды отталкиваются). В то же время положительные ионы самого лития свободно проходят сквозь нанометровые поры.

Важно, что изготовление хитроумно устроенной мембраны не требует «ручной работы»: оно происходит методом самосборки. Иначе говоря, химики ставят субстрат в такие условия, при которых эта сложная структура возникает самопроизвольно. Учитывая, что материалом для мембраны могут быть списанные кевларовые изделия, это решение не выглядит слишком дорогим.

В лаборатории прототип нового аккумулятора выдержал более 3500 циклов перезарядки. Ученые надеются, что при реальной эксплуатации его хватит на тысячу циклов. Примерно столько же служат и литий-ионные аккумуляторы, но емкость новой батареи будет впятеро выше, а значит, заряжать ее придется впятеро реже. А еще система успешно работает при температуре до +80°C, что выгодно отличает ее от литий-ионных батарей.

Баррель дегтя

Однако нельзя сказать, что замена литий-ионных аккумуляторов на литий-серные решит все проблемы. В частности, вопросы останутся у экологов. Замена токсичного кобальта на более безопасную (хотя и вовсе не безобидную) серу — это хорошая новость, но как быть с литием? Конечно, он составляет считанные проценты от массы аккумулятора. Но при массовом производстве электромобилей нужно будет предотвратить попадание этого вещества в окружающую среду. При этом извлечение лития из отработавших свой срок аккумуляторов нерентабельно: такой металл обходится дороже, чем добытый из руды. Конечно, этим все равно стоит заниматься из экологических соображений, но разницу в цене придется перекладывать на плечи либо покупателей электромобилей, либо налогоплательщиков.

Между тем перспектива окончательного искоренения бензиновых двигателей упирается в куда более серьезную проблему: откуда, собственно, мы возьмем столько электроэнергии?

Реклама на Forbes

Рассмотрим для примера США как первую экономику мира. В 2019 году в этой стране было продано более 550 млрд литров бензина. При сгорании этого топлива выделилось около 5 трлн кВт⋅ч энергии. Учитывая низкий КПД бензиновых двигателей и высокий — электрических, разделим эту цифру на три. Получим, что для замены всех бензиновых (не считая дизельных и газовых!) автомобилей электрическими потребовались бы дополнительные 1,7 трлн кВт⋅ч электроэнергии. При этом выработка электроэнергии в США в том же году составила 4,1 трлн кВт⋅ч. То есть ее пришлось бы увеличить более чем на 40%!

Конечно, это очень грубая прикидка. Например, часть электроэнергии тратится на производство бензина. Наверняка для получения «честного» результата придется учесть еще десяток-другой факторов. Однако в целом результат не изменится: у нас просто нет столько электричества, чтобы отказаться от бензина. 

А при попытке им обзавестись мы получим те же экологические проблемы, только в профиль. Это загрязнение атмосферы и парниковый углекислый газ от тепловых электростанций, ядерные отходы от атомных, коренное изменение ландшафтов при строительстве гидроэлектростанций. Сомнительные экономические и экологические перспективы возобновляемых источников энергии требуют отдельного разговора. Заметим, что в тех же США при всем обилии технологий и долларов доля ВИЭ (без учета гидроэлектростанций) в производстве электроэнергии в 2020 году составила лишь 13%.

Так что, пожалуй, полностью пересесть на электромобили мы сможем, только когда энергетика станет термоядерной. А до этого волнующего события, как известно, всегда остается 30 лет.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Реклама на Forbes

CATL представил натрий-ионный аккумулятор для электромобилей — Авторевю

Фото: фирма-производитель

Крупный китайский холдинг CATL (Contemporary Amperex Technology Limited), аккумуляторы которого используют многие автопроизводители, представил важную новинку — готовую к серийному производству натрий-ионную тяговую батарею. Она предназначена для относительно недорогих электромобилей, а в перспективе такие батареи должны стать массовыми.

Сам по себе натрий-ионный аккумулятор не нов, его разработка велась с начала девяностых годов, но серийное производство таких батарей началось только в 2015 году, а область их применения до сих пор ограничена. По энергетическим характеристикам натрий-ионный аккумулятор почти идентичен литий-ионному, но он не содержит дорогостоящих материалов вроде лития, кобальта или никеля, а потому его цена заметно ниже. А еще одно преимущество — повышенная стойкость к полной разрядке, что упрощает хранение и эксплуатацию, а также позволяет полностью использовать фактическую энергоемкость.

Есть у натрий-ионных батарей и недостатки. Натрий тяжелее лития, и удельная энергоемкость таких батарей заметно ниже: до 160 Вт∙ч/кг против 250—280 Вт∙ч/кг у литий-ионных. Кроме того, у натрий-ионных аккумуляторов выше требования к материалам катода и анода: неправильный подбор приводит к большим перепадам напряжения и падению эффективности. В компании CATL уверяют, что решили эту проблему: для катода использовано сложное железоцианидное соединение, известное под названием prussian white, а для анода — углерод с пористой структурой.

С такой парой инженерам удалось добиться стабильного напряжения и высоких показателей энергообмена. Вдобавок по сравнению с литий-ионным новый натрий-ионный аккумулятор хорошо работает при низких температурах (до минус 20) и меньше нагревается во время зарядки.

А еще компания CATL представила проект гибридного аккумулятора, у которого в одном корпусе установлены литий-ионные и натрий-ионные ячейки (в соотношении примерно 1:2). Они соединены параллельно и позволяют добиться условного баланса между ценой и удельной энергоемкостью. Правда, для управления такой батареей необходима сложная программа. Впрочем, скорее всего, это временное решение, потому что CATL уже разрабатывает натрий-ионные ячейки второго поколения с энергоемкостью 200 Вт∙ч/кг. Серийное производство натрий-ионных аккумуляторов для электромобилей должно начаться в 2023 году.

Миссия Е: какие аккумуляторы использует Porsche Taycan?

1. Вся информация, представленная в базе данных Porsche Новости, включая, но не ограничиваясь, тексты, изображения, аудио и видео документы, охраняется авторскими правами или другими законодательными актами, защищающими интеллектуальную собственность. Данная информация предоставляется в пользование журналистам в качестве источника для их собственных публикаций в СМИ и не предназначена для коммерческого использования, в частности в рекламных целях. Передача текстов, изображений, аудио- и видео- материалов неавторизованным третьим лицам запрещена.

2. Все логотипы и товарные знаки, упомянутые в базе данных Porsche Новости, являются собственностью Др. Инж. х.с. Ф. Порше Акционерное Общество (далее Porsche AG), за исключением случаев, когда указано иное. 

3. Все содержимое базы данных Porsche Новости тщательно составлено и обработано. Тем не менее, информация может содержать расхождения и неточности. Porsche AG не несет ответственности за результаты, полученные в ходе использования предоставленной информации, в частности, касаемо точности, актуальности и полноты.

4. База данных Porsche Новости предоставляет информацию, связанную с транспортными средствами и относящуюся к рынку Германии. Все утверждения о стандартном оборудовании, юридических и налоговых нормах и последствиях действительны только для Федеративной Республики Германии.

5. При использовании базы данных Porsche Новости не могут быть исключены такие технические ошибки, как задержка передачи новостных данных. Porsche AG не несет ответственности за какой-либо причиненный этим ущерб.

6. Так как база данных Porsche Новости предоставляет ссылки на сторонние интернет — ресурсы, Porsche AG не несет ответственности за содержимое сайтов, на которые предоставлена ссылка. Используя такие ссылки, пользователь покидает информационные продукты Porsche AG.

7. Соглашаясь с изложенными условиями и положениями, пользователь обязан воздерживаться от неправомерного использования базы данных Porsche Новости.

8. В случае неправомерного использования, Porsche AG оставляет за собой право заблокировать доступ к базе данных Porsche Новости.

9. Если одно или несколько положений настоящих положений утратят силу, это не повлияет на юридическую силу остальных положений.

Нехватка лития может остановить революцию электромобилей и закрепить лидерство Китая: отчет

Испарительные бассейны нового государственного комплекса по добыче лития, в южной зоне … [+] Солончак Уюни, Боливия. (Фото ПАБЛО КОЗЗАГЛИО/AFP через Getty Images)

AFP через Getty Images

Революция электромобилей на Западе застопорится, если поставки важнейших элементов аккумуляторных батарей, таких как литий, не поспеют за прогнозируемым огромным ростом спроса. Это приведет к росту цен на батареи, сократит размер прибыли, а желанные 100 долларов за кВтч батареи, которые сигнализировали бы о появлении доступных экологически чистых автомобилей, останутся на стартовой площадке.

«Слабость Запада в цепочках поставок литий-ионных аккумуляторов замедлит внедрение электромобилей и продемонстрирует доминирование Китая на рынке электромобилей», — говорится в отчете GlobalData. ведущая компания по обработке данных и аналитике.

Такое давление может также задержать Теслу ТСЛА давно обещанный «доступный» электромобиль за 25 000 долларов.

В отчете говорится, что к 2026 году производство электромобилей «стремительно возрастет» до 12,76 млн автомобилей в год, причем более половины из них будет производиться в Китае.

«Поскольку цены на литий будут расти в течение следующего десятилетия, сектору электромобилей на Западе придется столкнуться с ростом стоимости аккумуляторов. Если они переложат расходы на потребителя, внедрение электромобилей, вероятно, будет ускоряться медленнее, чем ожидалось ранее», — говорится в отчете.

По оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), рост числа электромобилей может привести к увеличению спроса на литий более чем в 40 раз к 2030 году, по данным Международной литиевой ассоциации (ILiA) . По данным Reuters, в прошлом году спрос на литий составлял около 320 000 тонн и, как ожидается, достигнет 1 миллиона к 2025 году и 3 миллионов к 2030 году.

Ранее в этом месяце LMC Automotive прогнозировала, что продажи электромобилей в Европе вырастут с 1,2 млн в 2021 году до 3,4 млн в 2024 году, 6,1 млн в 2027 году и 10,5 млн в 2030 году.

Американский инвестиционный бюллетень Люк Суини из Energy & Capital выразил это так: мировые лидеры спешат выполнить обещания в отношении экологически чистой энергии.

Команда автомобильных инженеров, работающая над платформой шасси электромобиля, принимающая меры, работающая с … [+] Программное обеспечение 3D CAD, анализ эффективности.Рама автомобиля с колесами, двигателем и аккумулятором.

гетти

«Они (лидеры) игнорируют триллионтонного слона в комнате. Безуглеродная энергетика и транспорт без бензина не могут существовать без добычи абсурдного количества лития. В настоящее время производство даже близко не отстает. Мы просто не добываем из-под земли достаточно лития, чтобы удовлетворить прогнозируемый спрос», — сказал Суини.

Даниэль Кларк, тематический аналитик GlobalData, сказал, что у Китая 80.5% от мировой емкости литий-ионных аккумуляторов в 2020 году, и даже с учетом всех усилий США и ЕС, к 2026 году они по-прежнему будут доминировать с ожидаемой долей 61,4%.

«Рост цен на литий демонстрирует то, о чем многие в отрасли предупреждали в течение некоторого времени: растущее расхождение между спросом и предложением на литий. В конечном итоге это приведет к росту цен на электромобили, поскольку автопроизводители перекладывают расходы на потребителя», — сказал Кларк.

Средняя цена на карбонат лития была неустойчивой: сначала она падала вдвое, а затем снова удваивалась, и это заставило инвесторов опасаться вкладывать средства в новые мощности.

«Аккумуляторы уже являются самой дорогой частью электромобиля. Стоимость ячеек должна быть значительно ниже 100 долларов за киловатт-час, чтобы массовое производство могло начаться, но это маловероятно. Любое увеличение стоимости станет ударом по программе декарбонизации стран с развитой экономикой, а также приведет к замедлению декарбонизации автомобильной промышленности», — говорится в отчете Кларка.

В онлайн-интервью я спросил Кларка, означает ли перспектива цены на литий, что планы LMC Automotive по продажам электромобилей в Европе все еще возможны.

«Это очень сильно зависит от автопроизводителей. По оценкам, рост стоимости лития ударит по рынку электромобилей где-то между 2022 и 2024 годами. (Производителям) придется решить, покрывать ли стоимость или перекладывать ее на потребителя. Рынок станет в результате более конкурентоспособны.Вполне возможно, что (производители) с самыми глубокими карманами, такие как Toyota, смогут занять долю рынка, покрыв стоимость батареи и подорвав своих конкурентов, которые будут вынуждены повысить свои цены .Тесла, чей рынок электромобилей сосредоточен на автомобилях премиум-класса, скорее всего, не сильно пострадает, но потенциально заставит их пересмотреть свои планы относительно недорогой модели Tesla Model 2 за 25 000 долларов».

3D-рендеринг аккумуляторов и аккумуляторных технологий с быстрой перезарядкой электроэнергии высокой мощности … [+] поставка для запуска зеленого хранилища возобновляемых источников энергии в будущем

гетти

Кларк сказал, что литий составляет около 7% от общей стоимости батареи, но вам также понадобятся графит, марганец, никель, кобальт.Последние две цены также ненадежны из-за проблем с поставками.

«Кобальт используется в катоде, а катод — самая дорогая часть батареи, которая, в свою очередь, самая дорогая часть электромобиля. Однако необходимость — мать изобретений, и во всем мире разрабатываются новые химические элементы аккумуляторов».

Аккумулятор на 100 кВтч теперь под угрозой?

«Трудно сказать. В недавних отчетах цена за кВтч составляет 105 долларов, но ожидается, что в следующем году она вырастет в результате действия вышеупомянутых сил.Дефицит лития усугубится в следующем году и может сохраниться до середины десятилетия. Важно помнить, что строительство литиевого рудника занимает семь лет, и многие автопроизводители хотят иметь высококачественные аккумуляторы. Шахты — это огромные инвестиции, как и заводы по производству микросхем, здесь не так много места для простого увеличения мощности… Большинство этих шахт в любом случае будут работать круглосуточно», — сказал Кларк.

По данным ILiA, природные минералы лития относительно многочисленны и встречаются во многих странах.В настоящее время в Австралии, Чили, Аргентине, Боливии, Китае, Бразилии, Зимбабве и Португалии есть крупные промышленные предприятия, которые производят литиевое сырье в значительных масштабах, хотя это число будет расти по мере увеличения производства лития для удовлетворения спроса. Эксперты говорят, что в процессах конверсии, необходимых для производства пригодного для использования лития, есть узкие места. Заводам требуются годы, чтобы выйти на полную мощность, и это, в сочетании с растущим спросом, означает, что поставки останутся ограниченными, а цены — высокими.

Крупные производители автомобилей и внедорожников изо всех сил пытаются заключить сделки, чтобы гарантировать поставки. У Tesla есть сделка с Piedmont Lithium из Северной Каролины. Дженерал Моторс гроссмейстер инвестирует в калифорнийский проект. Известно, что такие компании, как Stellantis, Renault и BMW, инвестируют в проекты, направленные на ускорение и улучшение процесса конверсии. Можно с уверенностью предположить, что каждый автооператор делает одно и то же.

Анализ стоимости аккумуляторной батареи электромобиля

10 крупнейших мировых компаний по добыче никеля

По мере того, как мир переходит на электромобили и более чистые источники энергии, никель становится важным металлом для этой «зеленой революции».

Никель, необходимый для производства электромобилей, ветряных турбин и атомных электростанций, также в основном используется для придания сплавам из нержавеющей стали большей устойчивости к коррозии и экстремальным температурам.

На основе данных Mining Intelligence на этом графике показаны 10 крупнейших компаний по объему производства никеля, а также их рыночная капитализация.

Крупнейшие производители никеля по объему производства в 2020 году

Никель

долгое время был важным минералом для производства аккумуляторов, гальванических покрытий и производства стали, но только недавно он был добавлен в список критических минералов, предлагаемых Геологической службой США.

По мере того, как страны и отрасли осознают важность никеля для развития устойчивых технологий, компании, занимающиеся добычей никеля, будут в авангарде снабжения мира необходимым ему никелем.

Стоимость 850 тыс. тонн никеля, добытого 10 ведущими компаниями по добыче никеля, составляет около 17,3 млрд долларов, при этом ожидается, что производство и цена будут расти вместе со спросом на никель.

Компания Рыночная капитализация Производство
Норникель 48 миллиардов долларов 236.0 узлов
Vale 59 миллиардов долларов 214,7 тыс. тонн
Glencore 64 миллиарда долларов 110,2 тыс. тонн
л.с. 134 млрд долл. США 80,0 тыс. тонн
Anglo American 50 миллиардов долларов 44,0 тыс. тонн
Юг42 12 миллиардов долларов 41,0 тыс. тонн
Эрамет 2 миллиарда долларов 36,0 тыс. тонн
МПО 5 миллиардов долларов 30.0 узлов
Terrafame н/д 29,0 тыс. т
ЦУП 5 миллиардов долларов 29,0 тыс. тонн

Источник: Miningintelligence.com, Yahoo Finance.

Горнодобывающий и плавильный завод по добыче никеля и палладия «Норникель» лидирует в списке с 236 тыс. тонн никеля, произведенного в 2020 году, большая часть которого приходится на норильский дивизион флагманских активов в России.

Поскольку 46% энергетического баланса «Норникеля» приходится на возобновляемые источники энергии, компания продвигает разработку углеродно-нейтрального никеля, начиная с сокращения выбросов углекислого газа на 60 000–70 000 тонн в 2022 году.

Компания Vale следует за ней в плане производства и достижения целей по сокращению выбросов углекислого газа. Перерабатывающий завод бразильской компании Long Harbour в Ньюфаундленде и Лабрадоре производит никель с углеродным следом, составляющим около трети среднего показателя по отрасли — 4,4 тонны эквивалента CO2 на тонну никеля по сравнению со средним показателем Института никеля, равным 13 тоннам эквивалента CO2.

Поскольку две ведущие компании производят более половины никеля, производимого 10 ведущими горнодобывающими компаниями, их усилия по обезуглероживанию проложат путь для никелевой промышленности.

Потребность в никеле при энергетическом переходе

Наряду с обезуглероживанием процесса добычи никеля сам никель обеспечивает работу многих технологий, имеющих решающее значение для перехода к энергетике. Электрификация транспортных средств сильно зависит от никеля: для одного электромобиля требуется более 87 фунтов никеля, что составляет почти 1/5 часть всех необходимых металлов.

Имея историю использования в никель-кадмиевых и никель-металлгидридных батареях, никель в настоящее время все чаще используется в литий-ионных батареях из-за его большей плотности энергии и более низкой стоимости по сравнению с кобальтом.Наряду с увеличением использования не весь никель подходит для производства литий-ионных аккумуляторов, поскольку для аккумуляторов требуется более редкая форма месторождений металла, известная как сульфиды никеля .

Более распространенная форма металла, латериты никеля , по-прежнему используются при формировании сплавов, из которых состоят рамы и различные шестерни ветряных турбин.

Никель

также необходим для атомных электростанций, составляя почти четверть металлов, необходимых для выработки мегаватта.

Будущее добычи и переработки никеля

При таком высоком спросе на никель для аккумуляторов и более чистой энергетической инфраструктуры неудивительно, что мировой спрос на никель, как ожидается, превысит предложение к 2024 году. новые методы добычи металла.

Агродобыча использует растения, известные как гипераккумуляторы, для поглощения металлов, обнаруженных в почве, через их корни, в результате чего их листья содержат до 4% никеля в сухом весе.Затем эти растения собирают и сжигают, а их золу перерабатывают для извлечения никелевой «биоруды».

Наряду с обеспечением нас металлами, такими как никель, свинец и кобальт, посредством менее энергоемкого процесса, агродобыча также помогает обеззараживать загрязненную почву.

Хотя новые процессы, такие как агродобыча, не заменят традиционную добычу полезных ископаемых, они станут полезным шагом вперед для устранения дефицита предложения никеля в будущем, а также помогут уменьшить углеродный след отрасли по переработке никеля.

Резиновый материал является ключом к долговечным и безопасным батареям для электромобилей — ScienceDaily

Чтобы электромобили стали массовыми, им нужны экономичные, безопасные и долговечные батареи, которые не взрываются во время использования и не наносят вреда окружающая обстановка. Исследователи из Технологического института Джорджии, возможно, нашли многообещающую альтернативу обычным литий-ионным батареям, изготовленным из обычного материала: каучука.

Эластомеры, или синтетические каучуки, широко используются в потребительских товарах и передовых технологиях, таких как носимая электроника и мягкая робототехника, из-за их превосходных механических свойств.Исследователи обнаружили, что материал, сформированный в виде трехмерной структуры, действует как супермагистраль для быстрой транспортировки литий-иона с превосходной механической прочностью, что приводит к более длительной зарядке аккумуляторов, которые могут работать дальше. Исследование, проведенное в сотрудничестве с Корейским передовым институтом науки и технологий, было опубликовано в среду в журнале Nature.

В обычных литий-ионных батареях ионы перемещаются жидким электролитом. Однако аккумулятор по своей природе нестабилен: даже малейшее повреждение может просочиться в электролит, что приведет к взрыву или возгоранию.Проблемы безопасности вынудили отрасль обратить внимание на твердотельные батареи, которые могут быть изготовлены с использованием неорганического керамического материала или органических полимеров.

«Большая часть отрасли сосредоточена на создании неорганических твердотельных электролитов. Но их трудно производить, они дороги и небезопасны для окружающей среды», — сказал Сын Ву Ли, доцент Школы машиностроения им. Джорджа Вудраффа, который является частью группы исследователей, которые открыли органический полимер на основе каучука, превосходящий другие материалы.Твердые полимерные электролиты продолжают вызывать большой интерес из-за их низкой стоимости производства, нетоксичности и мягкости. Однако обычные полимерные электролиты не обладают достаточной ионной проводимостью и механической стабильностью для надежной работы твердотельных аккумуляторов.

Новый 3D-дизайн приводит к скачку плотности энергии и производительности

Инженеры Технологического института Джорджии решили распространенные проблемы (медленный перенос литий-иона и плохие механические свойства) с помощью каучуковых электролитов.Ключевым прорывом стало то, что материал позволил сформировать трехмерную (3D) взаимосвязанную кристаллическую фазу пластика внутри прочной резиновой матрицы. Эта уникальная структура обеспечивает высокую ионную проводимость, превосходные механические свойства и электрохимическую стабильность.

Этот каучуковый электролит может быть изготовлен с использованием простого процесса полимеризации в условиях низкой температуры, что обеспечивает прочную и гладкую поверхность раздела на поверхности электродов. Эти уникальные характеристики каучуковых электролитов предотвращают рост дендритов лития и обеспечивают более быстрое движение ионов, обеспечивая надежную работу твердотельных батарей даже при комнатной температуре.

«Каучук используется повсеместно из-за его высоких механических свойств, и это позволит нам делать дешевые, более надежные и безопасные батареи», — сказал Ли.

«Более высокая ионная проводимость означает, что вы можете перемещать больше ионов одновременно», — сказал Майкл Ли, дипломированный исследователь в области машиностроения. «Увеличивая удельную энергию и плотность энергии этих батарей, вы можете увеличить пробег электромобиля».

В настоящее время исследователи ищут способы улучшить характеристики батареи за счет увеличения времени ее цикла и сокращения времени зарядки за счет еще лучшей ионной проводимости.На данный момент их усилия привели к двукратному улучшению производительности/времени цикла батареи.

Работа может улучшить репутацию Грузии как центра инноваций в области электромобилей. SK Innovation, глобальная энергетическая и нефтехимическая компания, финансирует дополнительные исследования электролитного материала в рамках своего постоянного сотрудничества с Институтом по созданию твердотельных аккумуляторов следующего поколения, которые являются более безопасными и более энергоемкими, чем обычные литий-ионные аккумуляторы. SK Innovation недавно объявила о строительстве нового завода по производству аккумуляторов для электромобилей в Коммерсе, штат Джорджия, который, как ожидается, будет производить 21 литий-ионный аккумулятор в год.5 гигаватт-часов к 2023 году.

«Полностью твердотельные аккумуляторы могут значительно увеличить пробег и безопасность электромобилей. Быстрорастущие производители аккумуляторов, в том числе SK Innovation, считают, что коммерциализация полностью твердотельных аккумуляторов изменит правила игры на рынке электромобилей», сказал Кёнхван Чой, директор исследовательского центра аккумуляторов нового поколения SK Innovation. «Благодаря текущему проекту в сотрудничестве с SK Innovation и профессором Сын Ву Ли из Технологического института Джорджии возлагаются большие надежды на быстрое применение и коммерциализацию полностью твердотельных аккумуляторов.»

Поведение литий-ионных аккумуляторов в электромобилях

‘) var head = document.getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» сценарий.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove(«расширенный») переменная форма = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = переключатель.родительский элемент если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) форма.скрытый = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = окно.выборка && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) модальный.domEl.addEventListener(«закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.перехват формы отправки ( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var узкаяBuyboxArea = покупная коробка.смещениеШирина -1 ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (allOptionsInitiallyCollapsed || узкаяBuyboxArea && индекс > 0) { переключать.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } еще { переключить.щелчок() } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Литий-серный аккумулятор на 1000 циклов может в пять раз увеличить запас хода электромобиля

Схема аккумулятора показывает, как ионы лития могут возвращаться к литиевому электроду, в то время как полисульфиды лития не могут пройти через мембрану, разделяющую электроды.Кроме того, остроконечные дендриты, растущие из литиевого электрода, не могут закоротить аккумулятор, пробив мембрану и достигнув серного электрода. Изображение предоставлено: Ахмет Эмре, Kotov Lab

Новая аккумуляторная мембрана, вдохновленная биологией, позволила батарее с емкостью, в пять раз превышающей стандартную литий-ионную конструкцию, выдерживать более тысячи циклов, необходимых для питания электромобиля.

Сеть из арамидных нановолокон, переработанных из кевлара, может позволить литий-серным батареям преодолеть их ахиллесову пяту срока службы — количество раз, когда их можно заряжать и разряжать, — показала группа из Мичиганского университета.

«Есть ряд отчетов о нескольких сотнях циклов для литий-серных аккумуляторов, но это достигается за счет других параметров — емкости, скорости зарядки, отказоустойчивости и безопасности. В настоящее время задача состоит в том, чтобы создать батарею, которая увеличивает частоту циклов с прежних 10 циклов до сотен циклов и удовлетворяет множеству других требований, включая стоимость», — сказал Николас Котов, почетный профессор химических наук и инженерии Университета Ирвинга Ленгмюра, возглавлявший проект. исследование.

«Биомиметическая инженерия этих батарей объединила два масштаба — молекулярный и наномасштаб. Впервые мы объединили ионную селективность клеточных мембран и прочность хряща. Наш интегрированный системный подход позволил нам решить основные проблемы, связанные с литий-серными батареями».

Ранее его команда полагалась на сети арамидных нановолокон, пропитанных электролитным гелем, чтобы остановить одну из основных причин короткого срока службы: дендриты, которые растут от одного электрода к другому, протыкая мембрану.Прочность арамидных волокон останавливает дендриты.

Но у литий-серных аккумуляторов есть еще одна проблема: небольшие молекулы лития и серы формируются и стекают к литию, прикрепляясь и уменьшая емкость аккумулятора. Мембрана должна была позволить ионам лития течь от лития к сере и обратно, а также блокировать частицы лития и серы, известные как полисульфиды лития. Эта способность называется ионной селективностью.

«Вдохновленные биологическими ионными каналами, мы спроектировали дороги для ионов лития, где полисульфиды лития не могут оплачиваться», — сказал Ахмет Эмре, научный сотрудник в области химической инженерии и соавтор статьи в Nature Communications.

В начале эксперимента полисульфиды лития находятся только на левой стороне аккумуляторной батареи, как для промышленной мембраны Celgard (слева), так и для мембраны из арамидного нановолокна UM (справа). Предоставлено: Ахмет Эмре, Kotov Lab

Ионы лития и полисульфиды лития имеют одинаковый размер, поэтому было недостаточно блокировать полисульфиды лития, создавая небольшие каналы. Имитируя поры в биологических мембранах, исследователи UM добавили электрический заряд к порам в мембране батареи.

Они сделали это, используя сами полисульфиды лития: они прилипали к арамидным нановолокнам, а их отрицательные заряды отталкивали ионы полисульфида лития, которые продолжали образовываться на серном электроде. Однако положительно заряженные ионы лития могли свободно проходить.

Всего через полчаса мембрана Celgard (слева) пропускает полисульфиды лития. Однако мембрана UM (справа) полностью блокирует полисульфиды лития через 96 часов.Изображение предоставлено: Ахмет Эмре, Kotov Lab

«Достижение рекордных уровней для нескольких параметров для различных свойств материалов — это то, что сейчас необходимо для автомобильных аккумуляторов», — сказал Котов. «Это немного похоже на гимнастику для Олимпийских игр — вы должны быть идеальными во всем, включая устойчивость их производства».

Что касается батареи, Котов говорит, что ее конструкция «почти идеальна», а ее емкость и эффективность приближаются к теоретическим пределам. Он также может выдерживать экстремальные температуры автомобильной жизни, от жары при зарядке на полном солнце до холода зимы.Однако реальный срок службы при быстрой зарядке может быть короче, около 1000 циклов, говорит он. Это считается десятилетней продолжительностью жизни.

Наряду с более высокой емкостью литий-серные батареи имеют преимущества в плане устойчивости по сравнению с другими литий-ионными батареями. Серы гораздо больше, чем кобальта в литий-ионных электродах. Кроме того, арамидные волокна аккумуляторной мембраны можно перерабатывать из старых бронежилетов.

Исследование финансировалось Национальным научным фондом и Министерством обороны.Команда изучила мембрану в Мичиганском центре характеристики материалов. Мичиганский университет запатентовал мембрану, и Котов развивает компанию, чтобы вывести ее на рынок.

Котов также является профессором инженерии Джозефа Б. и Флоренс В. Сейка и профессором химического машиностроения, материаловедения и инженерии, а также макромолекулярных наук и инженерии.

 

Дополнительная информация:

Инвестиции в аккумуляторы для электромобилей (EV)

Автомобильная промышленность переходит на электричество.Почти каждый крупный автопроизводитель активно разрабатывает или уже продает электромобили (EV). Tesla  (NASDAQ:TSLA) — пионер отрасли. Теперь General Motors (NYSE:GM), Ford (NYSE:F), Volkswagen (OTC:VWAGY), Daimler (OTC:DMLR.Y) и несколько других автопроизводителей продвигают планы по извлечь выгоду из растущего потребительского предпочтения электромобилей.

GM планирует продать 1 миллион электромобилей к 2025 году, в то время как Ford ожидает, что к концу десятилетия 40% его продаж будет приходиться на электромобили.План Volkswagen еще более амбициозен. К 2030 году компания планирует обеспечить 70% продаж электромобилей в Европе и 50% продаж в США и Китае. Производитель Mercedes-Benz Daimler инвестирует 40 миллиардов евро в электромобили в течение следующего десятилетия, и все новые автомобильные платформы компании будут полностью электрическими к 2025 году.    

Прямые инвестиции в акции электромобилей — один из способов получить прибыль от этого массового перехода. Другой инвестирует в компании, поставляющие батареи, которые являются наиболее важными и дорогостоящими компонентами электромобилей.Если производство электромобилей значительно увеличится в течение следующего десятилетия, спрос на аккумуляторы для электромобилей также резко возрастет.

Компании, которые уже являются крупными производителями аккумуляторов, вкладывают значительные средства, чтобы удовлетворить растущий спрос на аккумуляторы для электромобилей. Тем временем начинающие аккумуляторные компании разрабатывают новые технологии, которые могут произвести революцию в отрасли. Это делает сейчас захватывающее время, чтобы подумать об инвестировании в акции аккумуляторов для электромобилей.

Источник изображения: Getty Images.

Лучшие запасы аккумуляторов для электромобилей

Вот лучшие акции аккумуляторов для электромобилей, на которые стоит обратить внимание инвесторам:

Компания

Тикер

Рыночная капитализация

Описание

БИД

(ОТК:BYDD.Ф)

111,5 млрд долларов

Вертикально интегрированный производитель электромобилей и компонентов, включая аккумуляторы.

LG Chem

(внебиржевой код: LGCLF)

54,3 миллиарда долларов

Управляет бизнесом по производству аккумуляторных материалов и производит аккумуляторы для электромобилей через дочернюю компанию LG Energy Solution.

Микроваст

(НАСДАК:МВСТ)

2 доллара.7 миллиардов

Дизайнер, разработчик и производитель литий-ионных аккумуляторов.

Панасоник

(OTC:PCRFY)

28,3 миллиарда долларов

Японский конгломерат и поставщик аккумуляторов для Tesla.

QuantumScape

(NYSE:QS)

15,1 миллиарда долларов

Компания на ранней стадии разработки технологии твердотельных аккумуляторов.

Ромео Сила

(NYSE:RMO)

690 миллионов долларов

Производитель аккумуляторных батарей для коммерческих электромобилей.

Источник данных: Yahoo!, YCharts. Данные актуальны на 17 ноября 2021 г.

1. БИД

BYD — это интегрированная компания по производству электромобилей, базирующаяся в Китае. Он производит и продает гибридные и аккумуляторные автомобили, автобусы, грузовики и монорельсы.Кроме того, он производит батареи и полупроводники, используемые в его электромобилях.

Одним из факторов, который выделяет BYD в индустрии электромобилей, является то, что Уоррен Баффет является основным акционером. Его Berkshire Hathaway (NYSE:BRK.A)(NYSE:BRK.B) впервые купил акции компании по производству аккумуляторов и электромобилей в 2008 году. По состоянию на конец 2021 года компания Баффета владела 8,2% акций BYD на сумму более 8,5 миллиардов долларов. .

электромобиля BYD являются лидерами продаж в Китае. Компания продает пять из 15 лучших автомобилей на новых источниках энергии в стране, где она считается ведущим брендом в целом.В августе 2021 года BYD продала более 61 000 автомобилей на новых источниках энергии, что более чем в четыре раза превышает объем продаж по сравнению с предыдущим годом. Как полностью интегрированная компания по производству электромобилей, ее аккумуляторный бизнес выигрывает от высоких темпов продаж.

2. LG Chem

Южнокорейская LG Chem — крупная химическая компания. Он также производит аккумуляторы для автомобилей, домов и коммерческого использования через свою дочернюю компанию LG Energy Solution. Это один из поставщиков Tesla и один из крупнейших производителей аккумуляторов для электромобилей в мире.Компания планирует построить в США завод по производству аккумуляторов как для электромобилей, так и для систем хранения энергии. Он также стремится производить более крупные аккумуляторы для электромобилей, которые требуются Tesla.

LG Chem все больше внимания уделяет сектору аккумуляторов для электромобилей. В июле 2021 года компания объявила о планах инвестировать 8,7 млрд долларов до 2025 года в инициативы по развитию, уделяя особое внимание производству большего количества материалов для аккумуляторов. Позже в 2021 году компания планирует начать строительство завода по производству катодных материалов в Гуми, Южная Корея.

3. Микроваст

Microvast проектирует, разрабатывает и производит литий-ионные аккумуляторы. Основанная в 2006 году, компания из Техаса стала публичной в июле 2021 года в результате слияния с Tuscan Holdings, компанией по приобретению специального назначения (SPAC). Сделка дала Microvast более 700 миллионов долларов наличными для финансирования ее будущего роста.

Microvast сообщила о своих первых квартальных результатах в качестве публичной компании в ноябре 2021 года. Ее выручка выросла на 20% благодаря увеличению продаж аккумуляторных батарей новым и существующим клиентам.

Компания много тратит на рост. Microvast отметила, что в 2021 году она рассчитывает понести капитальные затраты в размере от 120 до 150 миллионов долларов. Это значительная сумма для компании, которая планирует получать годовой доход от 145 до 155 миллионов долларов. Инвестиции увеличат его производственные мощности по производству аккумуляторов и расширит спектр аккумуляторных решений, чтобы он мог выйти на большой и растущий рынок.

4. Панасоник

Японский конгломерат Panasonic является крупным производителем аккумуляторов для электромобилей.Уже много лет является партнером и поставщиком Tesla. Две компании впервые заключили соглашение о поставках в 2009 году. Несмотря на то, что Panasonic больше не является эксклюзивным поставщиком аккумуляторов для Tesla, компания продолжает производить большие объемы аккумуляторов для автопроизводителя электромобилей.

Компания Panasonic разместила свое предприятие по производству аккумуляторов в Северной Америке в Неваде вместе с гигантской фабрикой Tesla Gigafactory 1 и расширит ее в 2021 году, установив новую производственную линию. Компания также увеличивает производственные мощности на своем японском заводе по производству аккумуляторов для электромобилей.Компания производит несколько типов аккумуляторов для электромобилей и устанавливает новое производственное оборудование, чтобы удовлетворить спрос Tesla на аккумуляторы большего размера.

Отношения поставщиков Panasonic с Tesla не могут длиться вечно. Тем не менее, производитель аккумуляторов по-прежнему имеет хорошие возможности для поставок аккумуляторов для электромобилей всем крупным автопроизводителям, которые обнародовали грандиозные планы по производству электромобилей. Хотя Panasonic не занимается исключительно производством аккумуляторов для электромобилей, она, вероятно, останется лидером в этом секторе.

5.QuantumScape

Компания QuantumScape разрабатывает технологию твердотельных аккумуляторов, чтобы увеличить запас хода электромобилей и ускорить их перезарядку. Американская компания только начинает масштабное тестирование своей аккумуляторной технологии. Компания планирует начать выпуск более 200 000 аккумуляторов в год.

Компания QuantumScape вкладывает большие средства, чтобы вывести свою технологию на рынок. Ожидается, что в 2021 году капитальные затраты составят от 135 до 165 миллионов долларов. Это все равно оставило бы его с более чем 1 долларом.3 миллиарда ликвидности для продолжения инвестирования в свои коммерческие цели. Компания рассчитывает поставить прототипы аккумуляторов автопроизводителям электромобилей в 2022 году, предоставить аккумуляторы для тестовых автомобилей в 2023 году и начать коммерческое производство аккумуляторов в 2024 или 2025 году.

Несмотря на то, что QuantumScape считает, что у нее достаточно сильный баланс, чтобы покрыть еще несколько лет разработки и тестирования, инвестирование в компанию относительно рискованно. Если ее технология в конечном итоге потерпит неудачу или станет коммерческим провалом, то акции QuantumScape могут обесцениться.Тем не менее, это многообещающая компания по производству аккумуляторов для электромобилей с огромным потенциалом роста в быстрорастущей отрасли.

6. Мощность Ромео

Romeo Power — калифорнийский производитель аккумуляторов, специализирующийся на рынке коммерческих автомобилей. Хотя в настоящее время компания получает минимальную выручку от своих аккумуляторных батарей для тяжелых условий эксплуатации — всего 5,8 млн долларов в третьем квартале 2021 года — долгосрочное соглашение о поставках с производителем грузовиков PACCAR (NASDAQ:PCAR) действует до 2025 года.

Romeo будет поставлять аккумуляторы для электрогрузовиков PACCAR Peterbilt 579 и 520, а производство аккумуляторов должно начаться где-то после 2021 года. Рост выручки Romeo будет зависеть от того, насколько быстро возрастет спрос на электрогрузовики, что трудно предсказать. Тем не менее, отрасль, по-видимому, готова в конечном итоге полностью перейти на электричество, что позволит Romeo Power получить хорошую прибыль.

Полностью заряженные перспективы роста

Аккумуляторы являются важнейшим компонентом электромобилей.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.